Aurinkopurjesatelliitti sammui

Ke, 05/27/2015 - 17:32 By Jari Mäkinen

Yhdysvaltain sotilaallisen salasukkulan X-37B:n kanssa samalla rakettikyydillä avaruuteen noussut Planetary Societyn kokeellinen pikkusatelliitti LightSail on hiljentynyt. Syynä on nähtävästi ohjelmistovirhe, ja jotta laite voisi jatkaa toimintaansa, jonkun pitäisi käydä painamassa sen reset-näppäintä.

Ongelmana vain on se, että avaruudessa ei ole ketään, joka voisi näin tehdä, ja koska näin on, ei satelliitissa ole tuollaista kytkintäkään. Sen sijaan sille on lähetetty jatkuvasti käskyjä, jotka saisivat satelliitin “boottaamaan” itsensä, mutta näin ei nähtävästi ole käynyt.

Koska viimeinen elonmerkki satelliitista saatiin perjantaina 22. toukokuuta, on todennäköistä, että LightSail on sammunut lopullisesti.

Sitä ennen satelliitti ennätti lähettämään 140 tietopakettia Kalifornoassa ja Georgiassa sijaitseville maa-asemille, ja telemetriatietojen mukaan kaikki oli hyvin.

Nähtävästi kuitenkin satelliitin Linux-pohjaisessa lento-ohjelmistossa oli vikaa: 15 sekunnin välein, kun LightSail lähetti tietojaan Maahan, sen tietoliikennettä seurannut tiedosto kasvoi. Tiedoston ohjelmoinnissa oli virhe, joka ei pienentänyt missään vaiheessa tiedoston kokoa, joten kun se oli kooltaan 32 megatavua, se sai systeemin sekaisin.

Kyseisen osan tehnyt yhtiö oli tehnyt uuden version ohjelmistosta, missä ongelmaa ei ole, mutta sitä ei oltu asennettu satelliittiin.

Viime perjantaina lennonjohtoon tuli varoitus liian suureksi paisuvasta tiedostosta, ja sen korjaamiseksi tehtiin ohjelmistopäivitys – mutta valitettavasti satelliitti mykistyi ennen kuin se saatiin lähetettyä. Viimeinen yhteys LightSailiin oli perjantain ja lauantain välisenä yönä klo 00:31 Suomen aikaa.

Viasta tekee erittäin harmillisen se, että siitä olisi päässyt eroon yksinkertaisesti boottaamalla satelliitin. Silloin ylisuuri tiedosto olisi automaattisesti pienentynyt.

LightSail on ns. kolmen yksikön kubesat, eli kooltaan noin 30 x 10 x 10 cm. Erityistä tässä oli aurinkopurjeen lisäksi auki avaruudessa ponnahtavat aurinkopaneelit.

Mikä ihmeen aurinkopurje?

LightSail-satelliitin tehtävänä oli testata jälleen kerran jo useampaan otteeseen koeteltua menetelmää, missä Auringon säteilyn avulla voitaisiin purjehtia kuin purjelaivalla merellä tuulen avulla.

Auringon säteilypaineen avulla voidaan liikkua avaruudessa, ja periaatteessa sen avulla voitaisiin “purjehtia” ilman rakettimoottoreita paikasta toiseen aurinkokunnassa – ja teoreettisesti jopa nopeammin kuin kemiallisilla rakettimoottoreilla on mahdollista. 

Aurinkopurjetta on testattu jo useampaan otteeseen erityyppisin laittein, mutta amerikkalaisen avaruusharrastajien yhdistyksen Planetary Societyn tarkoituksena on tehdä tällä periaatteella toimiva suurikokoinen, kunnollinen avaruusalus. Tätä testaamaan tehtiin LightSail, pieni cubesat-tyyppinen satelliitti, joka olisi vapauttanut avaruudessa ympärilleen laajan mylar-kalvosta tehdyn hopeanhohtoisen purjeen.

Purjeen käyttäytymistä olisi tarkkailtu ja testailtu, ja kokemuste perusteella olisi tehty suurempi ja laajempi versio, joka olisi lähtenyt ensi vuonna avaruuteen.

Saa nähdä, miten tuon isomman purjeluotaimen nyt käy.

Aalto-1 kääntyi loppusuoralle

Ke, 05/13/2015 - 20:32 By Jari Mäkinen

Suomen ensimmäinen satelliitti, opiskelijavoimin tehtävä Aalto-1, on toden edessä: vuosien suunnittelun ja rakentamisen jälkeen sen lentomalli valmistuu nyt toukokuussa ja kesän kuluessa se lähetetään eteenpäin kohti kantorakettia.

Jos nykyinen suunnitelma pitää kutinsa, laukaistaan Aalto-1 avaruuteen tämän vuoden joulukuussa Cape Canaveralista, Floridasta, SpaceX-yhtiön Falcon 9 -kantoraketilla.

Tänään satelliitin kaikkien alijärjestelmien ja instrumenttien tekijät tapasivat Otaniemessä ja esittelivät oman osuutensa tilannetta. Satelliitin niin sanottu insinöörimalli, toiminnallisesti varsinaisen avaruuteen lähtevän satelliitin kaksoiskappale, on parhaillaan avaruuden olosuhteita jäljittelevässä kammiossa testattavana, ja varsinaisen lentomallin viimeinen kokoaminen on meneillään.

Ainoastaan asennonsäätölaitteiston sekä lentotietokoneen ohjelmistojen kanssa on vielä punnerrettavaa, mutta nekin saadaan pian kuntoon. “Ainakaan laukaisua ei voida siirtää eteenpäin, joten nyt mennään”, totesi satelliittihankkeen vetäjä Jaan Praks päivän päätteeksi.

Pikkujättiläinen

Aalto-1 on Aalto-yliopiston avaruustekniikan opiskelijoiden suunnittelema ja rakentama satelliitti. Kaikkiaan yli 80 opiskelijaa on ollut mukana, toistakymmentä opinnäytettä on tehty sen tiimoilta ja jopa yksi lupaava yritys on spinnannut omille teilleen satelliittiprojektista.

Hanke alkoi jo vuonna 2010, mutta rahoitusvaikeuksien ja korkealle asetettujen tavoitteiden vuoksi satelliitin tekeminen on kestänyt kovin kauan.

Niinpä satelliitti poikkeaa monessa mielessä tyypillisistä opiskelijasatelliittihankkeista, jotka eivät ole kansainvälisesti mitenkään harvinaisia. Viron ensimmäinen satelliitti EstCube-1 oli Tarton yliopiston opiskelijoiden tekemä ja esimerkiksi Tanskassa Aalborgin yliopistossa on parhaillaan valmistumassa heidän viides satelliittinsa. 

Aalto-1 on näitä suurempi ja sitä on tehty kuin isompaa satelliittia. Suomalaisopiskelijat eivät ole ostaneet valmiina kuin komponentteja ja joitain vaativimpia alijärjestelmiä, mutta muilta osin satelliitti ja sen systeemit on niin suunniteltu kuin tehtykin itse. Lisäksi Aalto-1 on käynyt läpi rankan testaamisen, mikä ei ole lainkaan tavallista opiskelijahankkeissa – testien perusteella on tehtykin muutoksia, jotka ovat venyttäneet aikataulua.

Kun useissa opiskelijahankkeissa päähuomio on satelliitin tekemisessä, ja sen päästyä avaruuteen mielenkiinto lopahtaa, on Aalto-1 tässäkin suhteessa poikkeava. Siinä on mukana kolme kiinnostavaa tutkimuslaitetta, joiden tieteellinen ohjelma kestää arviolta kaksi vuotta. 

Koska yhteydenpito satelliittiin tapahtuu sekin opiskelijavoimin pääasiassa harrastuksena ja vapaa-ajalla, pohditaan parhaillaan toiminta-ajan lyhentämistä. Sitä ei kuitenkaan tehdä tieteen kustannuksella. 

Esimerkiksi päähyötykuormana olevalla, VTT:n suunnittelemalla ja tekemällä miniatyrisoidulla spektrikameralla halutaan ottaa kuvia maapallosta (ja etenkin Suomesta) eri vuodenaikoina. 

Toinen tutkimuslaite, Turun yliopiston myös opiskelijatyönä valmistama säteilymittarikin on parhaimmillaan, kun se tekee havaintojaan pitemmän aikaa.

Lisäksi satelliitin loppu sinällään on myös tekninen koe: mukana on Ilmatieteen laitoksen tutkijan Pekka Janhusen kehittämän sähköisen aurinkotuulipurjeen ideaan perustuva plasmajarru. Kun Aalto-1:n muu tehtävä päättyy, se kiihdytetään pyörimisliikkeeseen ja satelliitin alaosasta kelataan auki sata metriä pitkä sähköjohto. Sen avulla testataan paitsi aurinkopurjeen toimintaperiaatetta, niin myös hilataan satelliitti radaltaan tuhoutumaan hallitusti Maan ilmakehässä.

Otaniemen satelliittilaboratorio

Aalto-yliopiston sähkötekniikan laitoksella majaansa pitävä satelliittiryhmä on tehnyt työpajastaan varsin kunnianhimoisesti pienten satelliittien lähes sarjatuotantoon sopivan. Siellä on pieni puhdastila ja testilaitteita, minkä lisäksi Aalto-1:n (jo valmiina olevaa) maa-asemaa voidaan käyttää myös tulevien satelliittien ohjaamiseen.

Tekeillä on jo Aalto-2, pienempi satelliitti, joka on tarkoitus laukaista matkaan jo ensi vuonna osana QB50-satelliittiparvea.

Katse on myös pitemmällä tulevaisuudessa: alustavia suunnitelmia  muistakin satelliiteista on jo olemassa, minkä lisäksi Otaniemessä haaveillaan yrityksistä, jotka valmistaisivat piensatelliittien osia sekä tarjoaisivat niihin liittyviä palveluita.

Pienten satelliittien markkinat ovat voimakkaassa kasvussa, koska nykyisin pienilläkin laitteilla voidaan saada aikaan tuloksia, joihin vaadittiin aikanaan suurempi satelliitti. Monet tutkimuslaitokset olisivatkin kiinnostuneita laukaisemaan edullisia pikkusatelliitteja lyhyeksi ajaksi avaruuteen nopealla aikataululla sen sijaan, että ne tekisivät vuosien ajan mittalaitteita suurempiin satelliitteihin.

Myös opiskelijasatelliittien suosio lisääntyy koko ajan, ja on täysin mahdollista, että suomalaiset pääsisivät oppipojista nopeasti opettajiksi.

Tiedetuubi seuraa tästä eteenpäin Aalto-1 hankkeen etenemistä hyvin tiiviisti.

Asteroidiluotain tarjoaa kyydin pikkusatelliiteille

Tämä, jos mikä, on korkean tason liftaamista: Euroopan avaruusjärjestö ottaa pari pientä satelliittia asteroidiluotaimensa kyytiin ja tarjoaa niille huiman kyydin ulkoavaruuteen.

Pikkusatelliitit tässä tapauksessa ovat nykyisin usein opiskelijaryhmien, tutkimuslaitosten tai pienten yhtiöiden lähettämiä Cubesat-tyyppisiä satelliitteja, jotka koostuvat 10 cm kanttiinsa olevista kuutioista. Yksi kuutio sinällään voi toimia jo kuin suurempi satelliitti, mutta usein niistä muodostetaan kahden tai kolmen kuution kokoisia kokonaisuuksia. 

Esimerkiksi tämän vuoden lopussa laukaistava Suomen ensimmäinen satelliitti, Aalto-1, on kolmen kuution cubesat. Viron ensimmäinen satelliitti, EstCube-1 oli puolestaan yksi kuutio.

ESAn luotainkyytiin pääsevät cubesatit valitaan kilpailun perusteella ja kaikki halukkaat tutkimusryhmät sekä yhtiöt ESAn jäsenmaista voivat osallistua kisaan. Valitut laitteet pääsevät Asteroid Impact Mission -luotaimen mukaan; tämä AIM-lyhenteellä tunnettu luotain on tarkoitus lähettää matkaan lokakuussa 2020 ja sen tehtävänä on tutkia kaksoisasteroidia sekä iskeytyä lopulta asteroidin pintaan.